一种屈服强度≥440MPa的正火态耐蚀风电钢及生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种风电钢及其生产方法，具体地属于一种高强度耐蚀正火态风电钢 及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 2015年3月，国家发改委、外交部、商务部联合发布了《推动共建丝铜之路经济带和 21世纪海上丝铜之路的愿景与行动》。该方案提出，积极推动水电、核电、风电、太阳能等清 洁、可再生能源合作，推进能源资源就地就近加工转化合作，形成能源资源合作上下游一体 化产业链。从方案看出，关于能源及基础设施的提法，都与风电有着密切的关系。借助"一带 一路"，国内的风电等可再生能源产业在未来5年将迎来快速发展和全面国际化的战略机遇 期。反过来，风电等可再生能源产业也是我国"一带一路"战略实施中的主力军。
[0003] 在"一带一路"战略实施中，对于风电钢的性能要求应为更为严格及整体高性能 化，尤其对于延伸率、低溫性能要求更高。运是因为:丝铜之路经济带圈定有新疆、陕西、甘 肃、宁夏、青海、内蒙古、黑龙江、西藏等13个省市，其中有许多地方如黑龙江风力较大，具有 较好的发电能力，但在冬季风电塔需服役于极低溫度环境，风电塔在该地建设需要更优异 的低溫强初性。此外，高性能的风电产品，既能体现国家生产制造能力，又开拓海外市场。
[0004] 围绕运一战略，人们着手进行研究，从现有技术中人们研究的情况来看，关于 420M化级正火钢和风电钢有许多报道，如经检索后： 中国专利公开号为CN101413049A的文献，公开了一种屈服强度为420M化正火可焊接细 晶粒钢板的制备方法，该发明采用控社+正火工艺，该发明钢的低溫冲击性能较好，但其屈 服强度在425~465MPa，富余量不大，且该发明钢对耐蚀性能没有要求。
[0005] 中国专利公开号为CN103540848A的文献，公开了一种420M化级正火态特厚规格结 构用钢板及其制造方法。该发明钢采用正火+加速冷却工艺，所生产钢板屈服强度略高于 420MPa，富余量小，延伸率在22.5%~26%较低。
[0006] 中国专利公开号为CN102899569A的文献，公开了一种超低溫初性优异的海上风电 用宽厚钢板制造方法。该发明钢采用控社控冷+正火工艺，生产出钢板屈服强度在355~ 410MPa，抗拉强度在470~550MPa，延伸率在26%~36%，-60 °C冲击功100~240J。该发明钢为 355MPa级钢，不能满足跟高强度级别钢使用，限制了使用范围。
[0007] 中国专利公开号为CN102433495A的文献，公开了一种稀±处理的耐蚀风电用钢 板。该发明钢采用两阶段社制，屈服强度在430~460M化，冲击初性良好，具有一定的耐蚀性 能，但其屈服强度富余量一般，且若一经正火，其强度将大幅下降，无法达到420M化级。
[000引从W上专利公开的420M化级正火钢和风电钢可W看出，采用正火热处理工艺，且 能满足强度在420MPa级别的发明钢，但其强度富余量不大，延伸率A较低，低溫冲击功也较 低，并未予考虑钢的耐腐蚀性能，而是用在海上时采用防腐涂层的方式，导致后期维护工作 量大。无法满足使用要求。
【发明内容】
[0009] 本发明针对现有技术的不足，提供一种正火后屈服强度含440MPa，抗拉强度:520~ 680MPa，延伸率A > 30%，-50°CKV2 > 200J的屈服强度> 440M化的正火态耐蚀风电钢及生产 方法。
[0010] 实现上述目的的措施： 一种屈服强度含440M化的正火态耐蚀风电钢，其组分及重量百分比含量为：C:0.06~ 0.13%；Si：0.22-0.38%；Mn：0.98-1.25%；P： <0.015%；S： <0.008%；Als:0.030-0.040%；Nb： 0.040~0.070〇/〇; V: 0.05~0.08〇/〇; Cr: 0.40~0.48〇/〇; Ni : 0.20~0.25〇/〇;并满足公式：0.115〇/〇 < Nb+V <0.122〇/〇;0.65〇/〇<Cr±Ni<0.69〇/〇;Pcm<0.23。
[0011] 一种屈服强k> 440M化的正火态耐蚀风电钢，其组分及重量百分比含量为：C: 0.06~0.13〇/〇;Si:0.22~0.38〇/〇;Mn:0.98~1.25〇/〇;P: < 0.015〇/〇;S: < 0.008〇/〇;Als:0.030~ 0.040%; Nb: 0.040~0.07%; V: 0.05~0.08%; Cr: 0.31~0.39%; Cu: 0.10~0.16%; Ni : 0.10~0.19〇/〇; 并满足公式：0.1 〇6〇/〇 < Nb+V < 0.134〇/〇; 0.59〇/〇 < Cr+Cu+Ni < 0.66〇/〇; Pcm<0.23。
[0012] 一种屈服强度> 440M化的正火态耐蚀风电钢，其组分及重量百分比含量为：C: 0.06~0.13〇/〇;Si:0.22~0.38〇/〇;Mn:0.98~1.25〇/〇;P: < 0.015〇/〇;S: < 0.008〇/〇;Als:0.030~ 0.040%;师：0.040~0.07%; V: 0.05~0.08%; Cr: 0.49~0.55%; Cu: 0.19~0.25%;并满足公式： 0.120〇/〇 < Nb+V < 0.126〇/〇; 0.72〇/〇 < Cr+Cu < 0.74〇/〇; Pcm<0.23。
[0013] 生产一种屈服强度含440M化的正火态耐蚀风电钢的方法，其步骤： 1) 冶炼并连铸成巧后，将铸巧加热到1220~1260°C，并保溫5~6小时； 2) 社制工艺:两阶段社制，控制精社开社溫度为840~910°C，终社溫度为780~850°C，总 压下率50%~78〇/〇; 3) 水冷工艺:社制后进行层流，返红溫度控制在600~700°C，冷却速度控制在15~25°C ; 4) 正火工艺:钢板正火溫度为870~920°C，保溫时间为板厚巧5~35min。
[0014] 本发明中各元素及主要工艺的机理及作用 C是提高钢材强度最有效的元素，随着碳含量的增加，钢的抗拉强度和屈服强度随之提 高，但延伸率和冲击初性下降，而且在本专利中，C含量还会影响Cr的收得率。当C含量低于 0.06%时，正火后强度性能达不到要求，若C含量高于0.13%钢板中化的收得率差，且化m会超 过0.23。因此，本发明C选择在0.06~0.13〇/〇。
[0015] Si是炼钢脱氧的必要元素，W固溶强化形式提高钢的强度，当Si含量低于0.22% 时，强度性能偏低，当Si含量高于0.38%时，钢的初性下降，且Pcm会超过0.23。因此，本发明 Si 选择在 0.22 ~0.38〇/〇。
[0016] Mn是重要的强初化元素，随着Mn含量的增加，钢的强度明显增加，改善钢的加工性 能，而冲击转变溫度几乎不发生变化，含1%的Mn大约可提高抗拉强度IOOM化。Mn含量低于 0.98%时，正火后强度性能较低，当Mn含量高于1.25%时，钢中偏析会较明显，影响耐蚀性能， 且对Pcm值不利。因此，本发明Mn选择在0.98~1.25%。
[0017] P、S是钢中难W避免的有害杂质元素。高P会导致偏析，影响钢组织均匀性，降低钢 的塑性;S易形成硫化物夹杂对低溫初性不利，且会造成性能的各向异性，同时严重影响钢 的应变时效。因此，应严格限制钢中的P、S含量，本发明P控制在含0.015%，S控制在< 0.008% O
[0018] Nb可延迟奥氏体再结晶，降低相变溫度，晶粒细化作用明显，并可改善低溫初性。 Nb通过固溶强化、相变强化、析出强化等机制来获得要求的强度。当Nb含量低于0.040%时， 细化晶粒效果不理想，当Nb含量大于0.070%时，容易产生晶间裂纹。因此，本发明师选择在 0.040~0.070〇/〇。
[0019] Als通常作为钢中的脱氧剂。但Als含量低于0.030%时，脱氧不充分，当Als含量高 于0.040%时，氧化侣夹杂物增加，降低钢的洁净度。因此，本发明Als选择在0.030~0.040%。
[0020] V是一种强烈的碳化物形成元素。V在钢中有细化晶粒的作用，且V4C3经过适当热 处理后可W高度弥散析出，均匀分布在晶粒内部的结晶面上，起到析出强化作用。当V含量 低于0.05%时，正火后强度无法满足指标要求；当V含量高于0.08%时，初性会下降明显。因 此，本发明V选择在0.05~0.08〇/〇。
[0021] Cr、Cu、Ni均能高钢的强度，对钢的耐腐蚀性能均有积极的影响。由于Cr成本相对 低廉，因此Cr是本发明钢中主要的提高钢板耐腐蚀性能元素。加入Cu和Ni是为了保证钢板 具有一定耐蚀性能情况下，具有较好的低溫初性。本发明中限定Cr+Cu+Ni的量是因为若S 种合金过量，会使钢板初性尤其是低溫冲击初性差，且容易出现抗拉强度超标的现象。因 此，本发明进行了详细的限定。
[0022] 在本发明中为何要限定一下几个元素之和，即： 0.115%卽b+V < 0.122%，当Nb+V含量低于0.115%时，细化晶粒效果不明显，当含量高于 0.122时，细化晶粒效果增加不明显； 0.65% < Cr±Ni含0.69%，当化+Ni含量低于0.65%时，腐蚀速率增加效果明显，当化+Ni含 量高于0.69%时，腐蚀速率会再一次上升，且不利于Pcm的控制。
[0023] 在本发明中，之所W采用热社+正火工艺是因为钢板使用环境大多在海洋环境，正 火后均匀的组织能改善耐蚀性能。
[0024] 本发明与现有技术相比，采用热社+正火状态交货，生产钢板正火后屈服强度> 440MPa，抗拉强度:520~680MPa，延伸率A > 30%，-50°CKV2 > 200J，可广泛应用于风力发电塔 工程钢结构。
【具体实施方式】
[0025] 下面对本发明予W详细描述： 表1为本发明各实施例及对比例的取值列表； 表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表； 表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。
[00%]本发明各实施例按照W下生产工艺生产： 1) 冶炼并连铸成巧后，将铸巧加热到1220~1260°C，并保溫5~6小时； 2) 社制工艺:两阶段社制，控制精社开社溫度为840~910°C，终社溫度为780~850°C，总 压下率50%~78〇/〇; 3) 水冷工艺:社制后进入层流，返红溫度控制在600~700°C，冷却速度控制在15~25°C ; 4) 正火工艺:钢板正火溫度为870~920°C，保溫时间为板厚巧5~35min。
[0027]表1本发明实施例与比较例的化学成分列表(wt%)
表2本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表
从表3可W看出，本发明钢板进行常溫拉伸实验性能，-50°C纵向冲击试验和96h的周浸 腐蚀试验，并与对比钢对比发现，本发明钢屈服强度和抗拉强度均优于对比钢，本发明钢延 伸率A高于对比钢且均不低于30%，说明本发明钢具有良好的塑初性。本发明-50°C冲击功值 较高在200JW上，优于对比钢，说明本发明钢具有更为优异的低溫初性。由表3还W发现，本 发明钢耐蚀速率要明显低于对比钢。总之，本发明钢具有更为优异的机械性能和耐蚀性能。
[0028] 本发明钢采用热社+正火工艺，同一钢板上性能稳定均匀，具有优良低溫初性，高 延伸率，焊接性能和耐蚀性能优异等特点。可广泛应用于风力发电塔工程钢结构。
[0029] 上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。
【主权项】
1. 一种屈服强度2 440MPa的正火态耐蚀风电钢，其组分及重量百分比含量为:C:0.06~ 0.13%；Si：0.22~0.38%；Mn：0.98~1.25%；P： <0.015%；S： <0.008%；Als:0.030-0.040%；Nb： 0 · 040~0 · 070%; V:0 · 05~0 · 08%;Cr:0 · 40~0 · 48%;Ni :0 · 20~0 · 25%;并满足公式：0 · 115% < Nb+V <0.122%;0.65%<Cr土 Ni <0.69%;Pcm<0.23。2. 一种屈服强度2 440MPa的正火态耐蚀风电钢，其组分及重量百分比含量为:C:0.06~ 0.13%；Si：0.22~0.38%；Mn：0.98~1.25%；P： <0.015%；S： <0.008%；Als:0.030-0.040%；Nb： 0 · 040~0 · 07%; V: 0 · 05~0 · 08%; Cr: 0 · 31~0 · 39%;Cu: 0 · 10~0 · 16%;Ni : 0 · 10~0 · 19%;并满足公 式：0·106% < Nb+V < 0·134%;0·59% < Cr+Cu+Ni < 0·66%;Pcm<0·23 〇3. 一种屈服强度2 440MPa的正火态耐蚀风电钢，其组分及重量百分比含量为:C:0.06~ 0.13%；Si：0.22~0.38%；Mn：0.98~1.25%；P： <0.015%；S： <0.008%；Als:0.030-0.040%；Nb： 0 · 040~0 · 07%; V: 0 · 05~0 · 08%; Cr: 0 · 49~0 · 55%; Cu: 0 · 19~0 · 25%;并满足公式：0 · 120% < Nb+V < 0 · 126%; 0 · 72% < Cr+Cu < 0 · 74%;Pcm<0 · 23。4. 生产权利要求1至3所述的一种屈服强度2 440MPa的正火态耐蚀风电钢的方法，其步 骤： 1) 冶炼并连铸成坯后，将铸坯加热到1220~1260°C，并保温5~6小时； 2) 乳制工艺:两阶段乳制，控制精乳开乳温度为840~910°C，终乳温度为780~850°C，总 压下率50%~78%; 3) 水冷工艺:乳制后进行层流，返红温度控制在600~700 °C，冷却速度控制在15~25°C; 4) 正火工艺:钢板正火温度为870~920 °C，保温时间为板厚+25~35min。
【专利摘要】一种屈服强度≥440MPa的正火态耐蚀风电钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.06~0.13%；Si：0.22~0.38%；Mn：0.98~1.25%；P：≤0.015%；S：≤0.008%；Als：0.030~0.040%；Nb：0.040~0.070%；V：0.05~0.08%；Cr：0.40~0.48%；Ni：0.20~0.25%。生产步骤：冶炼并连铸成坯后加热；两阶段轧制；水冷；正火。本发明采用热轧+正火状态交货，生产钢板正火后屈服强度≥440MPa，抗拉强度：520~680MPa，延伸率A≥30%，-50℃KV2≥200J，可广泛应用于风力发电塔工程钢结构。
【IPC分类】C22C38/02, C22C38/04, C21D1/28, C22C38/18, C22C38/06, C21D8/02, C22C38/08, C22C38/12
【公开号】CN105714191
【申请号】CN201610301109
【发明人】范巍, 童明伟, 陈颜堂, 张开广, 郭斌, 孔君华
【申请人】武汉钢铁股份有限公司